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    利用焦油渣和生化污泥制型煤配煤煉焦技術

    發布時間:2022-1-6 10:35:01  中國污水處理工程網

      焦化企業在生產過程中產生大量廢渣,主要為焦油渣、再生器廢渣、廢油、蒸氨塔瀝青、生化污泥渣及各塔和槽檢修清掏產生的廢渣等。這些廢渣都屬于國家所列的危險廢棄物(簡稱危廢物),危害環境。以往這些危廢物都被送至露天煤場,與煉焦煤簡單混拌后,進行配煤煉焦。隨著人們環保意識的不斷加強及國家環保法規的日益嚴格,再加上節能減排、發展循環經濟的迫切需求,焦化危廢物的傳統處理辦法已遠遠滿足不了當下的環保要求,科學的無害化處理迫在眉睫。同時,焦化企業的露天煤場逐漸被淘汰,更多的采用筒倉貯煤,顯然焦化危廢物的處理需要另辟它徑。因此,焦化危廢物如何進行科學合理且無害化處理,是擺在焦化企業面前的難題。包鋼煤焦化工分公司2014年投入運行的焦油渣制型煤工藝,不僅有效解決了焦油渣處理的問題,而且提高了裝爐煤的堆密度,改善了焦炭質量,F介紹如下,供焦化企業參考。

      1、焦化危廢物的特性分析

      1.1 化產廢渣特性分析

      1.1.1 焦油渣特性分析

      在焦化生產中,化產廢渣主要以焦油渣為主,包鋼煤焦化工分公司焦油渣的工業分析指標為水分2.5%、灰分4%、揮發分32%和固定碳60%等,其中甲苯不溶物占25.4%、喹啉不溶物占27%。從成分分析來看,焦油渣中含有大量的固定碳和具有揮發性的多環芳烴,在高溫條件下,多環芳烴可以燃燒分解為CO2和H2O。相關研究表明:焦油渣在煉焦過程中,其56%轉化為焦炭、19%生成煤焦油、約24%變為煤氣,可見將焦油渣添加到煉焦煤中,可達到節能減排的目的。

      1.1.2 焦油渣作為黏結劑的可行性分析

      雖然焦油渣本身具有疏水性,它與水中的細油珠相碰,可以互相絮凝,焦油渣分散顆粒也具有一定的吸附性能,但焦油渣的主要作用是黏附作用,在攪拌作用下,焦油渣被分散,其中的長鏈烷烴和芳香烴組分可以起到黏附作用。

      焦油渣與煤粉成型試驗的技術原理是利用焦油渣的黏結功能,同時在其他黏結劑和固化劑的作用下,使黏結組分與煤粉顆粒結合,最后通過機械壓力,形成塊狀物料高強型煤。高強型煤作為煉焦配煤的一部分配入焦爐煉焦,通過焦爐高溫炭化,將焦油渣轉化為焦炭、焦油和煤氣,實現焦化有機固廢的無害化處理和資源化利用。另外,由于將有機固廢與煤粉加工成型煤,型煤的堆密度變大,高于常規煤粉的裝爐堆密度0.73t/m3~0.75t/m3,使得焦爐內裝煤堆密度增加,導致煤粉在結焦過程中膠質體對煤粉顆粒的浸潤度增加,而膠質體的熱穩定性增加、黏結作用增強,有利于焦炭強度改善,同時有利于焦爐裝煤量的增加,提高了焦爐的產能。

      對包鋼煤焦化工分公司現場焦油渣的流動性進行分析,取部分焦油渣制樣并加熱至70℃,該狀態下,焦油渣流動性達到4.0~4.2(恩氏黏度),流動性較好;由于現場焦油渣黏稠狀態不同,在添加和壓制型煤過程中,存在著一定差異,通過實驗,發現現有的焦油渣在壓制型煤過程中,不需要添加任何黏結劑,制出的型煤合格率可達到93%以上。夏季焦油渣不用加熱,便可直接配入,進行壓制型煤;冬季由于天氣寒冷,焦油渣遇冷,結為凍塊,不利于配制型煤,必須用蒸汽加熱保溫,才能提高它的流動性,便于壓制型煤。

      1.2 生化污泥特性分析

      生化污泥是處理焦化酚氰廢水產生的廢棄物,其主要成分為真菌、細菌占70%,酚類質量濃度0.1mg/L、COD質量濃度71mg/L、氨氮1.3%、水分20%、硫化物0.05%、鋁元素0.04%等。

      生化污泥每天8t左右的產生量,按照2%的配比配入配合煤,進行小焦爐試驗,分析試驗所產焦炭質量,發現配入生化污泥后,對焦炭的灰分幾乎沒有影響。

      2、焦油渣制型煤有關試驗

      2.1 黏結劑的制備

      將不同比例的焦油渣、生化污泥等均勻混合,用70℃水浴加熱0.5h后,進行攪拌,二者混合均勻后,分析其黏結性和流動性。

      根據焦油渣的特性,將焦油渣作為制型煤的黏結劑,與配合煤制型煤,并把型煤配入配合煤中煉焦,研究其對焦炭質量的影響和裝爐煤堆密度的變化。

      2.2 成型試驗

      根據焦油渣的成分、性質和型煤中配合煤的種類,將焦油渣與煤粉等一起攪拌成型后,制成具有一定機械強度、耐磨強度、耐壓性的型煤,保證其在運輸和加煤的過程中不散、不碎、不黏。

      采用70kN的對輥成型壓力機進行壓球成型試驗,型塊為雙凸圓球形,型塊強度用抗壓強度、落下強度兩個指標表示。

      將焦油渣黏結劑按5%、10%不同比例,分別與配合煤煤粉均勻混合,在壓力機上,以70kN壓力進行成型試驗,壓出來的型煤結構完整,表面光滑,成型率達到96%以上;其要點是將有代表性的5塊型煤由4m高落下3次,然后測定大于6mm粒級的百分數,即為落下強度指標。通過在4m高空作跌落強度試驗,結果均達到不碎,才能保證在運送過程中型煤不破碎。

      2.3 配入焦油渣型煤對混合煤料堆密度的影響分析

      (1)取3mm以下的配合煤11kg,裝入定制的鐵箱(400mm×200mm×550mm)找平后,做好刻度,測得配合煤在鐵箱內高度為225mm。

      (2)稱取焦油渣型煤1.1kg(配合煤的10%),等質量替換掉鐵箱中的配合煤并混合均勻,量得鐵箱內煤料高度為222mm。

      (3)以此類推,得出當配入20%焦油渣型煤后鐵箱內煤料高度為210mm,當配入30%焦油渣型煤后鐵箱內煤料高度為190mm,可得出配入10%、20%、30%焦油渣型煤對應的煤料堆密度分別為0.619t/m3、0.655t/m3、0.724t/m3。

      試驗結果顯示,原配合煤堆密度為0.611t/m3,配入10%、20%、30%焦油渣型煤后,配合煤堆密度分別提高了0.008t/m3、0.044t/m3、0.113t/m3,配入焦油渣型煤能夠有效提高裝爐煤的堆密度。

      3、型煤對20kg小焦爐試驗焦炭質量的影響

      為了達到技術上可行,使型煤在不影響焦炭產量和質量的前提下,盡量多配用焦油渣,需要根據煉焦配合煤的質量指標,確定焦油渣及生化污泥的摻配量。通過配型煤煉焦試驗,分析焦炭質量指標,研究型煤在配煤中的最佳配比。由于化產每天產生的焦油渣數量有限,按照4%、6%、8%及10%型煤配比(4種方案)進行配煤煉焦及對比分析,尋找出合理的配比。不同型煤配比下20kg小焦爐試驗焦炭質量分析見表1。

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      從表1中可以看出,添加型煤配比愈高,焦炭反應性(CRI)和耐磨強度(M10)愈小,反應后強度(CSR)和抗碎強度(M40)愈大,焦炭質量有明顯的改善,配入10%左右的焦油渣型煤對焦炭質量有明顯的改善作用。

      4、焦油渣型煤的生產工藝及改進

      焦油渣制型煤自2014年投產以來,焦油渣和生化污泥的實際產生量為:焦油渣平均每天產量為8車,約16t;生化污泥平均每天產量為2車,約為8t。由于焦油渣和生化污泥量較少,若按照3%的比例添加,每天可制取型煤約800t,故只能按照3%~4%的比例進行配煤生產。

      4.1 型煤生產工藝流程

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      型煤生產工藝流程見圖1。將各點產生的危廢物用帶有螺旋自動卸料的小車運送到處理現場,使用電動單梁起重機,將物料小車提升到處理平臺,由螺旋卸料機將危廢物卸入一級混勻輸送機中。在焦爐煤塔的送煤皮帶(B135)上,增設一臺電液動犁式卸料器,將所需煤量卸到斗式皮帶機上,輸送到緩沖儲煤倉,并在煤入倉前合適位置設置除鐵器,保護后續設備工作。煤倉下設置變頻圓盤給料機,將煤送入一級混勻輸送機中,這樣使煤和焦化危廢物在輸送中進行混合。為了更好地使煤和焦化危廢物充分混合,在通過一級混勻輸送機后,再進入二級混勻輸送機混合。經過充分混勻后的物料經成型機壓制成型煤,通過新建膠帶機,送至為焦爐煤塔供煤的B135膠帶機,最終到煤塔參與煉焦?紤]到設備間溜槽容易掛料堵塞,各點配置一臺振動器,在儲煤倉配置振動器和空氣炮。

      為防止各種危廢物冬天結塊,并保持焦油渣具有良好流動性,本系統設置蒸汽加熱保溫系統。

      4.2 型煤生產中存在的問題及整改

      (1)圓盤給料機下料中,有時攜帶石頭、木頭、鐵器等雜物,這些雜物進入到成型機后,容易造成成型機卡阻,清掏費時費力,并且損壞設備。

      改造措施:在圓盤給料機出料口下,根據下料量加裝篦子,安裝篦子時,要帶有一定角度,煤中的雜物到篦子上后,自由滑下,不易堵料。

      (2)拉焦油渣的小車加上焦油渣量,大約能達到3t,廠家設計的吊環較小,不夠牢固。在吊裝過程中,有可能發生吊環斷裂、小車墜落的危險。

      改造措施:根據小車結構,重新設計、制作、安裝新吊環,并采購專用吊鉤,吊裝小車。

      (3)斗式皮帶機小斗子原設計為5條沉頭螺栓加墊片將小斗子與斗式皮帶機皮帶連接,長時間使用螺栓,會將螺栓逐個從皮帶處拽出,致使小斗子變形、脫落。

      改造措施:用4mm鋼板制作寬40mm、長500mm的板條。檢查變形比較嚴重的小斗子,將其拆除。小斗子平整后,在板條上校準螺栓眼距的位置開孔。用螺栓通過板條將小斗子固定在皮帶上,避免了小斗子脫落問題。

      (4)二級混勻輸送機的攪拌機葉片為槳式,穿過軸上的孔后,靠螺母緊固。生產過程中,經常發生螺母松動,葉片角度改變、脫落及葉片根部斷裂現象,攪拌機葉片脫落后,進入成型機,由于成型機的對輥間隙較小,葉片不能通過,造成成型機卡阻、棒銷聯軸器尼龍柱銷剪碎、傳動皮帶磨損嚴重,同時使成型機減速機受力大,導致減速機損壞等后果。

      改造措施:根據現場設備條件,在每個葉片背部(葉片的非工作面)焊接2個三角形筋板,可保證葉片角度不變,保證攪拌效率且不易發生脫落現象。

      (5)焦油渣制型煤廠房在設計中沒有進行封閉,由于冬季天氣寒冷,焦油渣由小車拉來后,已經結為凍塊,無法配入二級混勻輸送機的攪拌機。

      改造措施:根據現有位置,重新做基礎,配置了12m(長)×6m(寬)×18m(高)的封閉大棚,并將吊裝梁延長了6m,為吊裝焦油小車創造了方便條件,且更加安全可靠,同時在大棚內加裝了采暖系統,隨時對焦油小車進行加熱,提高焦油渣的流動性。

      5、小結

      在不添加任何黏結劑的情況下,焦油渣及配合煤能夠制作出合格的型煤,通過20kg小焦爐試驗,發現焦油渣型煤參與配煤煉焦對焦炭質量有所改善,將焦油渣型煤按4%的配比配煤煉焦,技術上是完全可行的,可有效降低配合煤成本和焦爐生產成本,改善廠區環境。(來源:內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司煤焦化工分公司)

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